1、物体怎样才能真正离开地面,围绕地球旋转?物体怎样才能真正离开地面,围绕地球旋转? 最早研究人造卫星问题的是牛顿,最早研究人造卫星问题的是牛顿,他设想了这样一个问题,在地面某处平他设想了这样一个问题,在地面某处平抛一个物体,物体将沿一条抛物线落回抛一个物体,物体将沿一条抛物线落回地面,物体初速度越大,飞行距离越地面,物体初速度越大,飞行距离越远考虑到地球是圆形的,如果初速度远考虑到地球是圆形的,如果初速度很大,抛出的物体总也落不到地面就成很大,抛出的物体总也落不到地面就成了人造地球卫星了。了人造地球卫星了。 从刚才的分析我们知道,要想使物体成为地球的从刚才的分析我们知道,要想使物体成为地球的卫星
2、,物体需要一个最小的发射速度,物体以这个速卫星,物体需要一个最小的发射速度,物体以这个速度发射时,能够刚好贴着地面绕地球飞行,此时万有度发射时,能够刚好贴着地面绕地球飞行,此时万有引力提供了卫星运动的向心力,即:引力提供了卫星运动的向心力,即: smsmrGMV/109 . 7/1040. 61098. 51067. 6362411rvmrMmG22(1)这个速度称为第一宇宙速度这个速度称为第一宇宙速度 skmv/9 . 7(1)第一宇宙速度是发射一个物体,使其成为地球卫)第一宇宙速度是发射一个物体,使其成为地球卫 星的最小速度。星的最小速度。(2)若以第一宇宙速度发射一个物体,物体将)若以第
3、一宇宙速度发射一个物体,物体将 贴着地贴着地 球表面的轨道上做匀速圆周运动。球表面的轨道上做匀速圆周运动。(3)若发射速度大于第一宇宙速度,物体将在椭圆轨)若发射速度大于第一宇宙速度,物体将在椭圆轨 道上离心运动道上离心运动(4)若物体发射的速度达到或超过)若物体发射的速度达到或超过11.2kms时,物时,物 体将能够摆脱地球引力的束缚,成为绕太阳运动体将能够摆脱地球引力的束缚,成为绕太阳运动 的行星或飞到其他行星上。的行星或飞到其他行星上。 11.2kms称为第二宇宙速度。称为第二宇宙速度。(5)若物体的发射速度再大,达到或超过)若物体的发射速度再大,达到或超过16.7kms 时,物体将会摆
4、脱太阳引力束缚,飞到太阳系外时,物体将会摆脱太阳引力束缚,飞到太阳系外 16.7kms称为第三宇宙速度。称为第三宇宙速度。 卫星是用什么发射升空的?卫星是用什么发射升空的? 卫星脱离助推火箭后,获得了一定的速度卫星脱离助推火箭后,获得了一定的速度v,设,设卫星绕地球做圆周运动,其运行半径为卫星绕地球做圆周运动,其运行半径为r,根据万有,根据万有引力等于向心力可得:引力等于向心力可得:rvmrMmG22rGMv (1)r)2(22TmrMmGGMrT324(2)marMmG22rMGa (3)说明:说明: (1)从公式()从公式(1)、()、(2)、()、(3)式中可以看出)式中可以看出, 地球
5、卫星的运动情况(速度、周期、加速度)地球卫星的运动情况(速度、周期、加速度)是由是由r惟一决定的。惟一决定的。(2)轨道)轨道半径越大半径越大,卫星运行速度,卫星运行速度越小越小,周期,周期越大,越大,加速度加速度越越 小小; 轨道半径轨道半径越小越小,运行速度,运行速度越大,越大,周期周期越小,越小,加速度加速度越大越大说明说明(1)同步卫星运行的轨道均在赤道平面内的同一轨道上,)同步卫星运行的轨道均在赤道平面内的同一轨道上, 相对地面静止,且是正圆周运动相对地面静止,且是正圆周运动(2)周期和地球自转周期相同,约)周期和地球自转周期相同,约24小时;小时; (3)距离地面的高度一定;)距离地面的高度一定; (4)环绕速度大小一定,角速度一定;)环绕速度大小一定,角速度一定; (5)向心加速度一定。)向心加速度一定。 44页问题与练习:页问题与练习:第第2题题 第第3题题